想象一下丛林。这可能是一片茂密的森林，充满了不同的鸟鸣声和数千种不同昆虫的嗡嗡声。现在想象一下苔原：贫瘠、多风的地形，植物或动物的种类相对较少。

这两个地方凸显了一个有趣的现象——地球上某些地方的物种比其他地方多得多。事实上，全球物种的分布遵循一种奇怪的一致模式：通常，靠近赤道的物种较多，而向两极移动的物种较少。随着时间的推移，可以在许多不同的生物体群体中观察到这种“纬度生物多样性梯度”。

对于靠近赤道存在更多物种的一种可能解释是，从赤道到两极的气候变化影响了新物种的进化能力，这一过程称为物种形成。

行动的多样性

我们不列颠哥伦比亚大学的研究团队利用独特的工具和物种来准确追踪气候如何影响进化，以及这对新物种出现的地点意味着什么。我们在COVID-19封锁期间被困在家里进行了这项研究。我们的研究现已发表在PLOSONE上。

秋网虫是一种从墨西哥到加拿大(范围近4,000公里)的飞蛾，其毛毛虫有黑色或红色的头。虽然这看起来似乎是一个微妙的差异，但具有这些不同颜色的毛毛虫似乎有不同的行为，并且出现在一年中的不同时间，并且遗传研究表明它们正在进化成不同的物种。

这种蛾子也存在于截然不同的气候中，这使我们能够探索纬度和气候如何影响它们从一个物种转变为两个物种的能力。

然而，我们遇到了一个问题：由于全球封锁和旅行限制，我们甚至无法离开家，更不用说在整个大陆上采集毛毛虫样本了。因此，我们转向众包科学。一些应用程序和网站使用用户上传的照片或音频剪辑来识别动植物群，创建庞大的自然观察数据库。

多亏了后院观察员，我们可以在舒适的家中获得北美各地的数千个观测结果，开始在大地理范围内调查物种形成。

新物种的诞生

当属于同一物种的两组生物体被阻止它们繁殖的屏障隔开时，就会发生物种形成的过程。最广为人知的实现方式是通过群体之间的物理屏障，例如山脉或高速公路。

对于白蛾来说，导致它们变成两个不同物种的障碍是时间。一般来说，蛾类只在夏季出现和繁殖，而且繁殖时间最多只有几周。

新斯科舍省悉尼的一位用户在iNaturalist上上传了一张秋网虫毛毛虫的照片。图片来源：SarahSmith/iNaturalist，CCBY

红头和黑头秋螟在夏季的出现和繁殖时间往往不同，而这个时间差距造成了障碍，导致它们成为两个不同的物种。

靠近赤道的夏季往往要长得多，因此与北方种群相比，秋螟一年中会经历更多的生命周期，而北方种群只能在短暂的夏季繁殖一次。如果靠近赤道的红头和黑头美国白蛾在繁殖时间上有更大的灵活性，它们也许能够更好地及时避开对方，使物种形成更加有效。

毛毛虫被封锁

由于秋螟毛茸茸的外观和花园害虫的状况，众包科学网站iNaturalist上提供了数千张带有地理标记和日期的照片。我们审查了来自7,000多名用户的11,000张秋螟照片，手动检查了数千张照片，以确定毛毛虫是红头还是黑头。

这些方法虽然是一项壮举，但为我们提供了了解从佛罗里达州到安大略省的秋螟种群的窗口。为了了解物种形成在不同纬度上的变化，我们整理了每张秋螟照片的拍摄时间和日期，并测量了每张照片中毛毛虫的颜色。

通过所有这些观察，我们发现，在夏季较短的更北地区，红头和黑头美国白蛾毛虫被迫同时繁殖，并且颜色更加相似。这表明群体之间发生了更多的繁殖，而且它们的外观和行为更像是一个物种。

然而，在南部地区，黑头毛毛虫和红头毛毛虫能够将它们的世代分开得更多，并且颜色不太相似，这意味着它们可能在成为两个物种的过程中走得更远。

气候和多样性

我们发现，当时间成为障碍时，从赤道到两极的气候差异会影响物种的进化程度，反映了纬度生物多样性梯度。简而言之，气候首先可以改变物种形成的容易程度。

地球上大约有210万种分类物种，其中超过100万种是昆虫(还有数百万种未被发现)，使它们成为地球上最多样化的动物。

物种正在迁徙，要么作为入侵物种来到新的地方，要么向极地移动以逃避变暖的气候。

人类对地球的生态系统有着巨大的影响，新物种的形成和消失的速度可能一样快。因此，为了了解驱动地球生物多样性的过程，我们需要了解这些过程如何影响构成生物多样性的生物。

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